Токарный станок его устройство и применение

Токарная технология – основа металлообработки. Современные станкостроители предлагаю огромное количество моделей с ручным и числовым программным управлением. Один традиционный станок или многофункциональный обрабатывающий центр – зависит от масштаба предприятия, его задач и еще множества факторов. В данной статье поможем разобраться, с устройством и применением токарных станков на производстве.

Устройство токарного станка

Токарный станок был первым, изобретенным человечеством. Устройство современного станка с ЧПУ, конечно, сложнее, но основные узлы те же.

Вся конструкция базируется на металлической станине, которая состоит из основы – чугунной цельнолитой у высокопроизводительных моделей – и продольных реек, плоских или призматических. По ним передвигаются суппорт и задняя бабка. Станина может располагаться горизонтально, вертикально и наклонно

В верхней части суппорта крепятся резцы, которые и осуществляют обработку заготовки. Сам суппорт благодаря каретке может двигаться в четырех направлениях для обработки заготовок различной формы – этими процессами управляет механизм поперечной и продольной подачи. На каретке может быть установлена одна или две револьверные головки, которые помогают быстро менять рабочие инструменты.

К задней бабке монтируется рабочий инструмент, она же может держать длинные детали.

На передней бабке находится шпиндель с патроном, который фиксирует заготовку, шкив и коробка скоростей. От состояния шпиндельного узла и его настройки зависит точность выполняемых на станке операций. Высокопроизводительные станки могут иметь вспомогательный противошпиндель, который дает возможность обрабатывать обратную сторону детали без переворота.

Вал регулирует направление вращения.

Производительные автоматизированные станки имеют также систему охлаждения, которая подает смазочно-охлаждающую жидкость в зону резки металла.

Синхронизирует работу всех узлов токарного станка система числового программного управления (ЧПУ), которая включает контроллер, дисплей и блок памяти.

Как работает токарный станок с ЧПУ

После настройки программы обработки заготовки, алгоритм работы станка полностью автоматизирован. Станок без участия оператора

1. выполняет установку заготовки на шпиндель

2. выбирает рабочие инструменты, меняет их в рамках программы при необходимости

3. позиционирует и центрует заготовку

4. многократно проходи по заданным координатам

5. контролирует соответствие детали техзаданию

6. снимает изделие. 

Какие операции можно выполнять на токарном станке

Токарный станок с ЧПУ – это высокоточное устройство с вращающейся оснасткой для обработки заготовок:

дисков (колец, маховиков и зубчатых колес)

втулок (гильз и вкладышей)

валов (осей, пальцев, цапф, зубцов).

Токарные станки производят различные технологические операции, которые позволяют изготавливать широчайший спектр деталей.

1. Точение цилиндрической поверхности (внешняя обработка заготовки).

2. Точение конической поверхности с перемещением резца одновременно по двум осям.

3. Накатывание резьбы (метрической, дюймовой, многозаходной и других) снаружи и внутри изделия.

4. Подрезка торца для устранения заусенцев, окалины и настройки его перпендикулярности к продольной оси заготовки.

5. Растачивание – обработка и подгонка под необходимый размер внутренних поверхностей заготовки.

6. Точение канавок с помощью резца или сменной пластины, в том числе спиральных.

7. Обработка фасонной поверхности сложных форм.

8. Сверление, зенкерование и развертывание – формирование сквозных и глухих отверстий и их окончательная обработка с повышением точности.

Чем отличаются токарные станки

Классифицировать токарные станки можно по разным критериям. Наиболее подробной является классификация по функционалу и конструкции.

Огромную часть токарных операций с сфере обработки металлопроката, инструментального производства, приборостроения и машиностроения выполняют на винторезных токарных станках. Именно их конструкцию мы описывали выше. Это оборудование может обрабатывать практически любые заготовки. Между собой станки отличаются размерами, количеством передач, скоростью вращения шпинделя, классом точности, габаритами обрабатываемой детали. Ярким примером инновационных станков с двумя револьверными головками являются модели GT260V, GT260V-650, GT500 и GT500-M.

Востребованным является и многорезцовый станок – он работает с трубчатыми деталями, фасонным профилем и прутками и выполнять одновременно несколько операций: точение, накатывание резьбы, сверление, зенкерование, растачивание, развертывание.

Револьверный станок со специальным держателем выполняет те же операции и может работать от привода или в статичном положении. Он обрабатывает изделия из калиброванного прутка.

Карусельный токарный станок имеет стойки для траверсы и стол с планшайбой. Он предназначен для обработки широких, массивных заготовок небольшой длины. Близок к нему лоботокарный станок с высоким основание задней бабки.

Для обработки зубьев инструментов и деталей спецтехники используется затыловочный станок. Его особенность – способность суппорта осуществлять возвратно-поступательное движение оснастки и вращение детали.

Но, как мы сказали выше, функционал – не единственный критерий для классификации.

По степени точности подразделяются на станки нормальной (Н), повышенной (П), высокой (В) и особой (С) точности. В линейке Z-MaT представлены высокоточные станки различной конфигурации: компактные SP28 и P30H из серии Super P, а также M106. Кроме того, они могут быть двух-, трех-, четырех- и пятиосевыми, а также иметь один или два шпинделя. Модели DA66-G, DA88-T, SA28-S, STL8-S и обрабатывающие центры GT500-M, TN400-SX, DT500E-S, TN500-S выполняют операции от сырья до готовой детали за одну установку.

По расположению станины станки бывают горизонтальными, вертикальными и наклонными. В качестве примеров производительных вертикальных токарных станков можно привести модели Z-MaT VT320, VT400, VT600 и VT800, отличающиеся мощностью и размерами рабочей зоны. Горизонтальные токарные станки в портфеле бренда представлены большим количеством моделей, наиболее востребованы FTH6130 и FTH6140 из передового семейства токарных центров Hunter; FTL300, FTL550, FL300 из серии Flash; SL6, STH12-1000B, STL8, STL10 и STL12 с наклонной станиной.

Помимо этого деления, оборудование для токарной обработки можно разделить по типу управления: станки бывают автоматическими, полуавтоматическими, с числовым управлением.

В чем разница между станками с ручным управлением и ЧПУ

Функционально эти два типа оборудования похожи, но отличаются по принципу управления, точности, скорости и уровню автоматизации.

В станках с числовым программным управлением все операции выполняются по заранее составленной программе, а в ручных моделях оператор вручную управляет движением инструмента. К плюсам традиционных станков можно отнести более доступную стоимость, простое обслуживание и возможность быстрой настройки под единичные изделия. Оборудование с ЧПУ сложнее технически, требует квалифицированного персонала, но являются гораздо более эффективным и стабильным при серийном производстве. Кроме того, такое оборудование практически не имеет ограничений по обработке деталей со сложной геометрией.
 В качестве примеров современных станков в рамках классификации по функционалу можно привести многошпиндельный токарный центр выполняет весь спектр токарных операций для заготовок из труб, калиброванного прутка с круглым, квадратным и шестигранным профилем. Такой станок может обрабатывать несколько заготовок параллельно или последовательно. Модель DT300E оснащена шпиндельными узлами DDS или ременными шпиндельными узлами, приводной револьверной головкой и осью Y, что позволяет выполнить более 90% вторичной обработки фрезерным станком. В серии также представлены станки DT500E, DT500E-450, DT500E-1000 и DT500E-1500.

Как расширить возможности токарного станка

Современный токарный станок – гибкое производственное оборудование. Помимо типовых операций, он может выполнять подготовительные и вспомогательные действия. Для этого станок нужно дооснастить. Какая дополнительная оснастка есть?

Патрон – зажимной элемент для обработки на малой или средней скорости, а также на высокой.

Кулачки, которые центрируют заготовку в патроне.

Подручник – подставка для инструмента, которая также выполняет роль опоры.

Люнет – дополнительная опора для обработки длинных заготовок, исключающая прогибы и некорректное положение.

Фрезерный модуль для токарного станка.

Вращающийся центр для высокоскоростной, быстрой обработки с минимизацией колебаний, вибраций.

Планшайба для закрепления заготовки, превышающей диаметр патрона, на шпиндельной оси.

Ручейковый ремень для точной передачи крутящего момента между шкивами и увеличения производительности станка.

Устройство цифровой индикации для сокращения времени настройки станка оператором.

Конвейер для отвода стружки.

Инструментальный стол, который выполняет не только функцию хранения, но и повышает устойчивость. 

Так же у Z-MaT есть готовые решения станков с инструментальным столом: FL300 с горизонтальной станиной, SL350, SL450 с наклонной и A6 со станиной под 60°.

Таким образом, расширить возможности токарного станка и интегрировать его в сложные производственные процессы можно без капитальных вложений.

На что обратить внимание при выборе токарного станка

Выбор автоматизированного токарного станка – ответственное решение. Чтобы принять его взвешенно, рационально и экономически целесообразно, необходимо учитывать целый ряд значимых критериев.

Тип операций. В зависимости от планируемых работ выбирают универсальные или узкоспециализированные станки, а также оснастку. Выполнение черновой и чистовой обработки также требует разной мощности и точности станка.

Свойства обрабатываемого материала. Так, металлы и сплавы повышенной твердости требуют использования оборудования с резцами из быстрорежущих, углеродистых или легированных сталей.

Размеры и формы заготовок. Выше мы описывали станки, которые эффективно работают с длинными или, напротив, короткими и широкими изделиями. Также важно учитывать расстояние между суппортом и станиной, высоту центров станка и расстояние между ними.

Мощность электродвигателя и количество скоростей. Они определяет производительность оборудования и некоторые виды работ

Размер станка. Бывают ситуации, когда пространство для монтажа станка ограничено, поэтому важно обращать внимание на его размер.

Сервис оборудования. Токарный станок требует обслуживания, в процессе эксплуатации случаются поломки, а при расширении номенклатуры производства возникает необходимость в дооснащении. Все эти вопросы решаются быстро, если в вашем регионе есть надежный представитель бренда станка.

На современном этапе развития металлообрабатывающее производство во всех сферах промышленности стремится к максимальной автоматизации и роботизации. Токарные станки с ЧПУ становятся основой высокоэффективных производств.